Manual de Perforacion Diamantina GEOTEC

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RECURSOS HUMANOS Marzo 2005

Geotec e-learning

Conocer los aspectos relevantes del Sistema perforacin diamantina

INDICE: CURSO CONOCER LOS ASPECTOS RELEVANTES DEL SISTEMA

PERFORACION DIAMANTINA

Modulo 1.- Operacin diamantina 4 Captulo 1.- Anlisis de riesgos en la operacin 4 Captulo 2.- Instalacin equipo diamantina 14 Captulo 3.- Seleccin y mantencin de herramientas diamantadas 17 Captulo 4.- Estructura de una corona diamantada 18 Captulo 5.- Terminologa de coronas 19 Captulo 6.- Criterios generales de seleccin de coronas 19 Captulo 7.- Gua de seleccin de coronas segn tipo de roca 21 Captulo 8.- Opciones de coronas. Triple tubo, otras 22 Captulo 9.- Seleccin del producto y aplicacin 24 Captulo 10.- Criterios de seleccin final de coronas 25 Captulo 11.- Dureza de la roca y su relacin con las coronas 26 Captulo 12.- Otros productos 27

Modulo 2.- Secuencia completa perforacin diamantina 34 Captulo 1.- Instalacin de faena. 34 Captulo 2.- Secuencia de operacin UDR 650 36 Captulo 3.- Maniobra de acople de barras 37 Captulo 4.- Maniobra enganche de pescante 38 Captulo 5.- Vista general tablero control y comando 39 Captulo 6.- Maniobra bajada barras al pozo y uso prensa 40 Captulo 7.- Maniobra sujecin barras con prensa (mordazas) 41 Captulo 8.- Maniobra colocacin rejilla proteccin 41 Captulo 9.- Canalizacin fluidos de perforacin 43 Captulo 10.- Instalacin geomembrana 43 Captulo 11.- Vista general y componentes sonda 44 Captulo 12.- Maniobra extraccin testigo del pozo y disposicin en caja 45

Modulo 3.- Operaciones asociadas 47 Captulo 1.- Testificacin. Logueo de un sondaje 47 Captulo 2.- Recuperacin de testigos 50 Captulo 3.- Tablero de comandos y control de un equipo diamantino 51 Captulo 4.- Atrapamiento de pozos. Maniobras de rescate 60

Mdulo 4.- Parmetros operacionales 63 Captulo 1.- Parmetros operacionales y caractersticas de las coronas 63 Captulo 2.- Velocidad de rotacin vversus velocidad de penetracin 64 Captulo 3.- Peso sobre la corona 65 Captulo 4.- Mtodo de presin diferencial para coronas 67 Captulo 5.- Resolucin de problemas y consejos prcticos 70

Modulo 5.- Patrones de desgaste 71 Captulo 1.- Fallas coronas. Causas y soluciones 71

Recursos Humanos, Capacitacin JD/jrp 2 /89 Marzo 2005

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Modulo 6.- Fluidos de perforacin 77 Captulo 1.- Definiciones 77 Captulo 2.- pH 78 Captulo 3.- Viscosidad del fluido 80 Captulo 4.- Densidad del fluido 81 Captulo 5.- Programacin de un fluido de perforacin 83 Captulo 6.- Tipos y aplicaciones de fluidos 84

Modulo 6.- Glosario 86


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Modulo 1.- Operacin diamantina

Captulo 1 Anlisis de riesgos en la operacin El Decreto Supremo N 40, especifica que toda empresa con ms de 100 trabajadores,

deber constituir un Departamento de Prevencin de Riesgos, siendo sus funciones

bsicas:

Planificar, organizar y supervisar acciones permanentes para el control de los riesgos de accidentes y enfermedades profesionales.

Detectar y evaluar riesgos de accidentes y enfermedad profesionales. Accin educativa a los trabajadores en materia de riesgos profesionales. Promocin del adiestramiento de los trabajadores. Asesora a los Comits Paritarios de Higiene y Seguridad, Supervisores y lnea

de administracin tcnica.

Mantener registro estadstico de los siniestros laborales. Informar sobre riesgos laborales a los trabajadores.

La evaluacin de los riesgos laborales

es el proceso dirigido a estimar la

magnitud de aquellos riesgos que no

hayan podido evitarse, obteniendo la

informacin necesaria para que el

supervisor est en condiciones de

tomar una decisin apropiada sobre

la necesidad de adoptar medidas

preventivas y en tal caso, sobre el

tipo de medidas que deben

adoptarse.


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Basado en el espritu del DS N 40; antes de iniciar un turno de perforacin, es

indispensable realizar una charla de 5 minutos, relacionada con la prevencin de

accidentes. Adems firmar la Hoja de Control de Riesgos.

Esta charla debe ser dictada en cada turno por un miembro distinto del equipo de la faena.

Los temas que se pueden abordar en la charla pueden ser:

La operacin de perforacin diamantina y el uso correcto de las herramientas de perforacin.

Procedimientos de trabajo. Comentario de algn hecho reciente que est relacionado con el anlisis de riesgos,

su prevencin y control.

Elementos de proteccin personal. Formas de parar la sonda en caso de emergencia. Caractersticas del lugar donde se est trabajando.


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Actividades generales para prevencin y control de riesgos En una faena de sondajes es obligacin:

1. En caso de detectar una condicin

y/o accin sub-estndar, detener de

inmediato el equipo de perforacin y

continuar una vez que se haya

controlado. Se debe informar al jefe

de turno.

2. Definir un lugar de estacionamiento

de vehculos.

3. Poner especial atencin a las

mangueras que transportan presin,

elementos de levante y accesorios.

4. Mantener las manos y pies alejados

de los puntos de peligro.

5. Mantener en el lugar de trabajo, un archivador

con los Procedimientos de Trabajo actualizados.

6. Mantener en la sonda un botiqun completo.


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7. Planificar correctamente el trabajo a realizar.

8. Cuando se trabaje en lugares aislados, se debe tener siempre un equipo de

comunicacin (radio o telfono) en buen estado.

9. No permitir que conductores sin licencia o no autorizados, conduzcan vehculos.

10. Para subirse a la sonda, hacerlo con un arns de seguridad tipo piloto y sobre 1,5 m

de largo. Debe tener doble cola. Al subir o bajar, mantenga siempre una de las dos

colas conectada a una parte fija de la sonda. Cuando se est trabajando, se deben

mantener las dos colas conectadas.


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11. La sealtica de Prevencin de

Riesgos debe estar visible en el

equipo. Tmese el tiempo de

conocerla y familiarizarse con ella. Si

los carteles no se pueden ver o leer,

lmpielos o cmbielos por otros

nuevos.

Hoja de control de riesgos Antes de iniciar un turno de perforacin se debe firmar una Hoja de Control de Riesgos

(HCR), confirmando:

Las condiciones mecnicas de la mquina de sondajes (check list). El estado de las herramientas. La situacin de la plataforma de perforacin. Los elementos de proteccin personal (EPP), entre otros factores.

A continuacin se muestra una proposicin de modelo de hoja para control de riesgo:


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MODELO DE FICHA DE CONTROL DE RIESGO

Datos del trabajador

Nombre y Apellido N Registro Edad Tarea Antigedad en el

puesto

Datos comerciales del equipo

Marca

Modelo

Ao

N Serie

Distribuidor

Datos relativo al uso del equipo

Condiciones de uso

Vida til

Datos relativos al mantenimiento del equipo

Descripcin operacin Plazo Responsable

1.-

2.-

3.-

Control de mantenimiento

Operacin realizada Fecha Nombre y firma

1.-

2.-

3.-


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La actitud Un trabajo bien realizado es aquel que se hace respetando todas las Normas de

Prevencin de Riesgos, con una buena comunicacin entre el grupo de Trabajo y los

supervisores, respetando los Reglamentos, Normas y Procedimientos de Trabajo y un

buen conocimiento del tema.

Para realizar un anlisis de riesgos es fundamental identificar los peligros. Para llevar a

cabo la identificacin de peligros hay que preguntarse tres cosas:

) Existe una fuente de dao ? ) Quin (o qu) puede ser daado? ) Cmo puede ocurrir el dao ?


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Con el fin de ayudar en el proceso de identificacin de peligros, es til categorizarlos en

distintas formas, por ejemplo, por temas: mecnicos, elctricos, radiaciones, sustancias,

incendios, explosiones, etc..

Complementariamente se puede desarrollar una lista de preguntas, tales como durante las

actividades de trabajo, Existen los siguientes peligros?:

Golpes y cortes. Cadas al mismo nivel. Cadas de personas a distinto nivel. Cadas de herramientas, materiales, etc., desde altura. Espacio inadecuado.

Peligros asociados con manejo manual de cargas.

Peligros en las instalaciones y en las mquinas asociados con

el montaje, la consignacin, la

operacin, el mantenimiento, la

modificacin, la reparacin y el

desmontaje.


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Peligros de los vehculos, tanto en el transporte interno como el transporte por carretera.

Incendios y explosiones.

Sustancias que pueden inhalarse. Sustancias o agentes que pueden daar los ojos. Sustancias que pueden causar dao por el contacto o la absorcin por la piel. Sustancias que pueden causar daos al ser ingeridas.

Energas peligrosas (por ejemplo: electricidad, radiaciones, ruido y vibraciones). Trastornos msculo esquelticos derivados de movimientos repetitivos.

Ambiente trmico inadecuado. Condiciones de iluminacin inadecuadas. Barandas inadecuadas en escaleras.

La lista anterior es una referencia, razn por la cual en cada proceso, caso, faena, equipo,

se deber elaborar una lista propia, teniendo en cuenta el tipo de trabajo y los lugares en

donde se efecta.


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Captulo 2 Instalacin equipo diamantina

Paso 1: El equipo de perforacin debe instalarse en una plataforma o superficie totalmente nivelada y sin material suelto que pueda alterar el normal desplazamiento de

las personas, equipos o maquinarias.

Paso 2: Al instalar la sonda en el punto a perforar, se debe colocar debajo de sta un polietileno o geomembrana que cubra completamente la zona inferior de la sonda, para evitar contaminacin por derrames de aceites, grasas o aditivos.


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La geomembrana debe sobresalir aproximadamente 1 metro hacia los 4 lados de la sonda, como precaucin en el evento que reviente alguna de las mangueras

hidrulicas, aire o lodo.

Al instalar la geomembrana, debe quedar ms baja en el centro y ms levantada en los bordes para evitar la contaminacin fuera del rea de perforacin.

Adems se debe instalar un polietileno u otro material bajo estanques o tarros de aceite, grasa, diesel, etc., para evitar contaminacin por combustibles o lubricantes.

Paso 3 Cuando se nivela la sonda se debe asentar los gatos hidrulicos sobre maderos de aproximadamente 4 de espesor, con el objeto de evitar que stos se hundan y

provoquen una desnivelacin del equipo de perforacin.

No es recomendable usar maderos mayores de 4 en pozos a mucha profundidad ya que se corre el riesgos de desplazamientos y desvos del pozo.


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Consideraciones importantes 1. La plataforma donde se realizaran los

trabajos, debe contar con las dimensiones

reglamentarias para utilizarse con

comodidad.

2. Si existieran perforaciones para tronadura, stas deben ser tapadas o aisladas con

cinta reflectante u otro material apto para este fin.

3. Si por el lugar transitan vehculos de alto tonelaje, se debe solicitar la construccin de

una berma de seguridad que asle la plataforma, con una altura no inferior a 1,5

metros. Se debe poner conos reflectantes en la parte superior de la berma.

4. Si el punto de perforacin est muy

cercano al cerro, se debe pedir la

construccin de una berma de

seguridad que proteja en caso de

deslizamiento o cada de rocas.

5. En el interior de la mina debe asegurarse que la iluminacin sea aceptable, usando

lmparas elctricas.

6. En el rea de la plataforma deber acuarse el techo y cajas del socavn o tnel.

7. De igual forma chequear la ventilacin para evitar desmayos y accidentes del personal a raz de la emanacin del CO. Disponer en caso de emergencias de un estanque de

oxgeno, adems de tecles, cables elctricos, etc.


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Captulo 3.- Seleccin y mantencin de herramientas diamantadas Las herramientas diamantadas son los constituyentes esenciales de cualquier sistema de

perforacin. Estas herramientas son productos que deben poseer las siguientes

caractersticas bsicas:

Una calidad sobresaliente Una construccin adecuada Un diseo avanzado.

Los 3 atributos anteriores se deben combinar para permitir completar un programa de

perforacin al menor costo posible en diamantes. Lo ideal es seleccionar una gama

completa de herramientas diamantadas con los mismos estndares de calidad.

Tipos de Herramientas

Coronas Sacatestigos Impregnadas. En el mercado existe una variedad de fabricantes de coronas sacatestigos impregnadas.

La simple gama de 3 productos y con cdigos de color fue aceptada prontamente como

estndar para la industria de los sondajes diamantinos.

En forma progresiva, se han introducido

nuevas matrices, materiales

diamantados y tcnicas de fabricacin

para crear una gama nueva y mejorada

de productos; se trata de las coronas impregnadas de Serie.

Las Coronas de Serie estn codificadas por color y numricamente del 2 al 10 para

eliminar la confusin causada por las coronas codificadas y ofrecidas por otros fabricantes.

Como simple gua, mientras ms dura es el tipo de roca, mayor es la Serie, es decir, Serie

10 para rocas ms duras y las Series 2 y 4 para las formaciones ms blandas y abrasivas.

En todo caso debe tenerse en cuenta, que muchos otros factores influyen en la seleccin y

empleo de una Corona de Serie.


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Captulo 4 Estructura de una corona diamantada En los esquemas a continuacin se muestra la estructura tpica de una corona

diamantada. Para visualizar la estructura, se muestra una planta y un perfil de la corona.

Se puede observar las vas de agua, la regin de la matriz, ancho de pared, etc.


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Captulo 5.- Terminologa de coronas

Dimetros finales Slo se refiere a las superficies que producirn el dimetro exterior mximo (D.E) o el

dimetro interior mnimo (D.I) de la corona durante la operacin. Por lo tanto, existe una

relacin directa entre el tamao del pozo y del testigo con estos dimetros. Por lo general,

se establece el valor nominal del rango de tolerancia de los dimetros finales.

Concentracin La regin de la matriz de una corona impregnada se compone de una cantidad especfica

de diamantes sintticos, que es nica para cada producto estndar de la SERIE 2 a 10. La

concentracin se considera como un porcentaje (%) del volumen de la regin impregnada. Tamao de Producto El tamao del producto estndar es el especificado por el fabricante del barril sacatestigos.

El tamao del producto se refiere a las dimensiones de cuerpo de la corona y a los

dimetros de corte de la corona.

Captulo 6 Criterios generales de seleccin de coronas Para la eleccin de la corona adecuada se recomienda:

1. Las coronas de Christensen se clasifican segn el nmero de Serie, sta

denominacin se basa en una descripcin de la norma DCDMA, que considera el tipo

de terreno o formacin a perforar, relacionando la dureza de la roca con el nmero de

Serie de la corona.

Esto significa que si el terreno es blando, fracturado, abrasivo; la corona apropiada

sera una Serie # 1 # 2. Para la formacin dura, la Serie de la corona ms alta,

Serie # 9 o ms.


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2. Es importante considerar las velocidades y la potencia de la sonda, para el dimetro

y profundidad del pozo a perforar. Si se dispone de un equipo de alta potencia y

empuje, se recomienda usar una corona de Serie baja, por el contrario, si se dispone

de un equipo de baja potencia, se debe usar coronas de Serie alta.

Sonda baja potencia: Use nmero Serie alta Sonda alta potencia: Use nmero Serie baja

3. Es importante obtener la mayor informacin geolgica posible de las condiciones

esperadas del terreno, tales como: tipo de roca esperada, dureza de la roca,

condiciones del pozo. Es as, que segn la condicin de la roca se debe considerar:

Roca dureza baja, grano grueso, fracturada => Use nmero Serie baja Roca dureza alta, grano fino, competente => Use nmero de Serie alta

4. Relacionando los puntos anteriores es necesario considerar el grado de penetracin

o avance de la corona, segn lo cual se recomienda:

Penetracin baja => Use Serie ms alta Vida til corta de la corona => Use Serie ms baja

NOTAS: 1.- DCDMA: Sigla de la Diamond Code Drill Manufacturies Association. Una buena

interpretacin en castellano es Cdigo de la Asociacin de fabricantes de taladros de

diamantes.

2.- Cdigo DCDMA: Esta codificacin es una tabla comparativa que muestra una relacin del terreno y

que permite asociar a los fabricantes, el tipo de la

corona con la correspondiente numeracin ( Serie) de

D.C.D.M.A.


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Captulo 7.- Gua de seleccin de coronas segn tipo de roca. A continuacin se presenta una tabla que relaciona el tipo de roca, las caractersticas de la

roca y la correspondencia con la corona de serie recomendada.

DCD MA

Caracterstica de la roca Tipos de roca Corona

Christensen

7 Extremadamente dura y compacta, de grano fino y no abrasiva. La potencia de la sonda debe ser limitada.

Cuarzo, calcedonia, jaspe, riolitas, taconitas, chert, rocas con mineral de fierro.

Serie # 10 Dorada

6 Muy dura y compacta, de grano fino y moderadamente abrasiva. Es una corona de corte muy rpido y capaz de perforar a altas velocidades de penetracin.

Dioritas, cuarcitas, taconitas, riolitas.

Serie # 9 Prpura

5 Dura, de grano fino a medio grueso. Formaciones slidas a suavemente fracturadas

Andesita, granito, gneiss, esquisto, basalto, gabro, diorita, hematita, prfido silificado

Serie # 8 Negra 2

4 Moderadamente abrasiva, grano fino a grueso. Formaciones slidas a suavemente fracturadas.

Pegmatitas, gabro, monzonitas, dolomita, serpentina, pizarra

Serie # 7 Negra 2

3 Abrasiva, de grano medio a grueso. Formacin medianamente fracturada. Se comporta bien en formaciones sujetas a cambios en la dureza y abrasividad de la roca

Calcita, conglomerados, areniscas, riolita, talco, pizarra

Serie # 6 Negra 3

2 Abrasiva, grano grueso. Formacin fracturada y quebrada.

Arenisca, pegmatitas, taconitas, cuarcitas.

Serie # 4 Gris

1 Extremadamente abrasiva, grano

medio a grueso. De blanda a muy dura, altamente fracturada, fallas y derrumbes.

Areniscas, granitos, piedras calizas, cuarcitas

Serie # 2 Roja


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Captulo 8.- Opciones de coronas. Triple tubo, otras Triple Tubo Se refiere a un tipo especfico de corona empleada en conjunto con el barril sacatestigo de triple tubo.

La corona sacatestigo posee un dimetro interior ms pequeo y el dimetro interior del

cuerpo de sta coincide con el porta resorte de triple tubo; adems tiene descargas para

enviar por otra va el fluido del barrido y as lograr una mnima alteracin del testigo.

Los sistemas de perforacin Wireline o cable de triple tubo permiten inspeccionar,

examinar geolgicamente o Loguear un testigo en un estado virtualmente sin alteracin.

Revestimiento con metal duro Con el fin de mejorar la proteccin del cuerpo de la corona, se pueden aplicar 3 franjas

espirales (de contacto total) de carburo de tungsteno sobre toda la longitud del cuerpo.


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Revestimiento con arcilla de metal duro Otra opcin para la proteccin del cuerpo se logra incrustando virutas de carburo tungsteno en el cuerpo de la corona. Esta opcin solo debe considerarse para condiciones de perforacin extremas. Cara plana o Corrugada Para las coronas impregnadas con un ancho de pared inferior a 0,3 pulg. (7,5mm) el perfil

de corona estndar es corrugado y para un ancho igual o superior a 0,3 pulg. (7,5 mm) el

perfil es plano.

Diamantes no naturales. En los productos que son fabricados con un 100% de diamantes sintticos, se emplean

diamantes no naturales o artificiales.

Otras Opciones Incluyen vas de agua extra anchas o de sper barrido; vas de agua ms o menos estndar; conexiones de rosca alternativa y dimetros finales modificados.


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Captulo 9.- Seleccin del producto y aplicacin Para la seleccin de la corona correcta para el terreno adecuado, hay que determinar:

1. La velocidad

2. La potencia de la sonda, para el dimetro (tamao) y profundidad del pozo a

perforar.

En seguida hay que obtener la siguiente informacin posible respecto de:

Tipos de rocas esperadas Condiciones en el fondo del pozo

La gama de coronas impregnadas se fabrican en tamaos que se adaptan a los barriles de

la gran mayora de las empresas que estn en la competencia.

Las condiciones de perforacin a menudo son difciles en donde las formaciones cambian

repetidamente en un intervalo de perforacin muy corto. En esta circunstancia, se

recomienda la corona de Serie inmediatamente menor, la que cortar la ms dura de las formaciones esperadas.

Se debe tener cuidado para restringir las velocidades de penetracin en cualquier roca abrasiva que se encuentre, con el fin de proteger la corona de un desgaste excesivo.

Por otro lado, si la desviacin del pozo se transforma en un problema, una corona de Serie inmediatamente mayor a la seleccionada en principio, combinada con velocidades de penetracin reducidas, puede contribuir a poner el pozo bajo control.

En ciertos casos, especialmente en terrenos fracturados, se debe desarrollar un programa con lodo de perforacin para mantener la estabilidad del pozo.


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Captulo 10.- Criterios de seleccin final de coronas

Evaluar los 4 Criterios siguientesPara la Seleccin Inicial

ALTA?

Use N de Serie MENORES

Use N de Serie MAYORES







COMPETENTE?FINO?ALTA?

POTENCIA DE LA SONDA: BAJA?

FORMACIN:FRACTURADA?

TAMAO DEL GRANO DE LA

ROCA: GRUESO?

DUREZA DE LA ROCA : BAJA?

ALTA?COMPETENTE?FINO?ALTA?

POTENCIA DE LA SONDA: BAJA?

FORMACIN:FRACTURADA?

TAMAO DEL GRANO DE LA

ROCA: GRUESO?

DUREZA DE LA ROCA : BAJA?









PERFORAR CON LA CORONA SELECCIONADAOBSERVAR LA VELOCIDAD DE PENETRACION Y

LA VIDA UTIL DE LA CORONA (METROS)

PERFORAR CON LA CORONA SELECCIONADAOBSERVAR LA VELOCIDAD DE PENETRACION Y

LA VIDA UTIL DE LA CORONA (METROS)

SELECCION ADECUADA DE LA PROXIMA CORONASELECCION ADECUADA DE LA PROXIMA CORONA

CONSEJOCorta vida til de la corona?

CONSEJOVelocidad de penetracin

LENTA?

Pruebe N de Serie MenorPruebe N de Serie Mayor

CONSEJOCorta vida til de la corona?

CONSEJOVelocidad de penetracin

LENTA?Pruebe N de Serie MenorPruebe N de Serie Mayor


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Captulo 11.- Dureza de la roca y su relacin con las coronas

AZUL = 100% APLICACIN VERDE = USO OCASIONAL


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Captulo 12 Otros productos

Coronas sacatestigos incrustadas Las coronas sacatestigos incrustadas o insertadas pueden emplearse para perforar casi toda la gama de formaciones de rocas encontradas. Su aplicacin no es recomendable

para ser usadas en terrenos duros, muy duros y extra duros. Por el contrario, su campo

de aplicacin es en formaciones blandas y semi duras.

Estas coronas llevan sobre la superficie de la

matriz una capa de diamante insertado.

Estos tipos incluyen una variedad de tamao

y cantidad de diamantes segn el tipo de

roca a perforar.

Roca blanda: 15 a 25 piedras/quilate Roca dura: 40 a 60 piedras/quilate

Nota: 1 quilate = 0,2 gramos


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Estructura corona incrustada


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Escariadores

Escariadores Incrustados Es un componente tubular del barril

sacatestigos, que une la corona al tubo exterior del barril. Sobre este componente se proporciona uno o ms anillos, que estn

ccompuestos de diamantes y/o franjas de

carburo de Tungsteno.

Estos aseguran el mantenimiento del

dimetro especfico del pozo, a pesar del

desgaste que se produzca en la corona

sacatestigo. El escariador adems sirve como estabilizador.

Los escariadores incrustados pueden emplearse en todo tipo de formaciones rocosas, desde blandas a muy duras, competentes o altamente fracturadas.

Terminologa de escariadores

Dimetros Finales: Se refiere a las superficies que producirn el dimetro exterior mximo (D.E).

Tamao del Producto: El tamao estndar del producto es especificado por el fabricante del barril sacatestigos y se refiere a las dimensiones del cuerpo del escariador y solo al

dimetro de corte de ste.

Tamao del diamante: En la industria de perforacin diamantina, la incrustacin de coronas o el tamao del diamante se expresa siempre en un nmero de diamantes de tamao aproximadamente igual, que tienen un peso total de 1 quilate; de aqu que un tamao de un diamante 25, signifique que son 25 piedras que pesan 1 quilate.


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Tipos de productos Existen 3 tipos de escariadores que se adaptan a todas las aplicaciones de perforacin:

1.- Escariador de alta calidad, de prolongada vida til, para usar en pozos profundos, diseado para durar entre 6 y 10 coronas impregnadas en condiciones normales de perforacin, en roca dura.

2.- Escariador para pozos cortos, de bajo costo, para perforaciones de sobrecarga; diseado para durar entre 3 y 6 coronas impregnadas en condiciones normales de perforacin.

3.- Escariador corregido, para pozos rectos y profundos. Diseado para durar entre 6 y 10 coronas impregnadas en roca dura. Es un escariador de vida til prolongada.


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Seleccin del escariador y aplicacin Se deben emplear siempre escareadores del mismo tamao, tanto con las coronas sacatestigos incrustadas como las impregnadas.

Aunque los escareadores diamantados duran ms que las coronas (3 a 6 veces) se

recomienda alternar 2 ms escareadores en cada pozo, con el fin de mantener el dimetro adecuado del pozo y descartar los escareadores que se desgastan bajo su

dimetro.

Si no se respeta esta norma emprica (dada por la experiencia), se obtendr una corona mal estabilizada o un pozo bajo medida que deber escarearse posteriormente. Se recomienda usar un calibre de anillo para verificar el desgaste del escareador.

Zapatas para Revestimiento Las zapatas o Casing Shoe son usadas para ensanchar o avanzar el casing por una corta

distancia en un hueco previamente perforado.

Las zapatas para revestimiento van atornilladas al tren de revestimientos y se usan para penetrar una sobrecarga con el fin de asentar el revestimiento en el lecho de la roca o para prolongar la entubacin cuando se coloca revestimiento en un pozo.

Tipos de zapatas y Aplicacin

1.Incrustadas. Las zapatas para revestimiento incrustadas son diseadas para penetrar formaciones duras y bastante uniformes.

2.Impregnadas. Las zapatas para revestimiento impregnadas estn diseadas para penetrar formaciones de sobrecarga moderada tales ccomo arena, grava y bolones en condiciones abrasivas.


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3.Impregnadas alta concentracin Las zapatas para revestimiento con impregnacin de alta concentracin se recomiendan

para formaciones altamente fracturadas y muy duras para sobrecarga extrema.

Como esta zapata se emplea en

terrenos muy difciles, se recomienda

una baja velocidad de rotacin, para evitar daar las paredes no

consolidadas del pozo y una vibracin

excesiva.


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Modulo 2.- Secuencia completa perforacin diamantina Capitulo 1.- Instalacin de faena En la instalacin de faenas intervienen equipos como camin pluma (gra), camin aljibe,

sonda de perforacin, camin petrolero, camionetas, etc.

Camin pluma

Instalacin sonda Motobombas


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Grupo electrgeno Sonda perforando

Camin petrolero Camin aljibe


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Captulo 2.- Secuencia de operacin UDR 650 En esta fase se puede visualizar la sonda perforando, la inspeccin de ella y una vista

de la geomembrana de proteccin del medio ambiente.

Sondas en operacin Sonda perforando

Inspeccin de la sonda Vista de la geomembrana


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Captulo 3.- Maniobra de acople de barras En esta etapa se muestra el stock de barras, el enfrentamiento de barras y acople manual,

el acople con llave hidrulica y el trmino de la maniobra.

Stock de barras Acople de barras

Torqueo hidrulico de barras Fin maniobra acople


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Captulo 4.- Maniobra enganche pescante En la secuencia se puede observar la maniobra de enganche del pescante al tubo interior

de la barra


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Captulo 5.- Vista general tablero control y comandos Se muestra una vista general del tablero y algunos instrumentos y comandos principales.

Vista general tablero control y comandos

Tacmetro, presin aceite, parada emergencia, temperatura motor

Comandos Empuje en bar

Presin principal en bar Voltmetro


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Captulo 6.- Maniobra bajada barras al pozo y uso prensa Bajada barras al pozo y uso de la prensa de barras.


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Captulo 7.- Maniobra sujecin barras con prensa En la secuencia se puede observar la maniobra de sujecin de barras en los dos estados,

con las mordazas abiertas y cerradas, para evitar que las barras caigan al pozo.

Mordazas abiertas Mordazas cerradas

Captulo 8.- Maniobra colocacin rejilla proteccin

Una vez realizada la

maniobra de acople de

barras, se procede a

colocar la rejilla de

proteccin, para prevenir

y evitar accidentes.


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Captulo 9.- Canalizacin fluidos de perforacin En la secuencia se muestra el recorrido del fluido de perforacin desde que sale del pozo

hasta los estanques y pozo de decantacin.

Captulo 10.- Instalacin geomembrana Como medida de proteccin del medio ambiente, se instala debajo de la sonda un

polietileno o geomembrana para evitar la contaminacin con aceites o grasas.


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Captulo 11.- Vista general y componentes sonda Vista general sonda perforando y sus componentes ms importantes

Torre y carro de perforacin Sarta perforacin con rejilla proteccin

Bomba de lodos Motor sonda

Radiado


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Captulo 12.- Maniobra extraccin testigo del pozo y disposicin en la caja La secuencia muestra la maniobra completa de la extraccin del testigo y su disposicin

en la caja.


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Modulo 3.- Operaciones asociadas

Captulo 1.- Testificacin. Logueo de un sondaje En toda operacin de sondajes diamantinos, el objetivo de la testificacin de sondajes

mineros, es obtener testigos o muestras de rocas o suelos que permanecen como testimonio, prueba y justificacin de la certeza de la exploracin.

La testificacin mecnica de las rocas consiste en:

1. Cortar un testigo.

2. Protegerlo para que no se

destruya.

3. Sacarlo a la superficie y

guardarlo en cajas

La testificacin se hace mediante el sistema wireline.


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Es necesario indicar que existen testificaciones especiales, como: elctrica, por induccin, magntica, radiactiva y trmica. Estas se usan en la prospeccin o bsqueda de yacimientos petrolferos para lograr un gran rendimiento en la perforacin.

Los anlisis, testificacin y muestreo se practican para determinar el tipo de roca, la mineralizacin y sus alteraciones, como tambin las condiciones naturales del agua subterrnea y del sistema que las contiene.

Testificacin magntica Sin embargo, la propia perforacin altera las condiciones naturales originales por accin

de los fluidos de perforacin y de los ripios generados. Ambos contaminan el agua subterrnea y alteran las propiedades hidrulicas del sistema.


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Logueo de un sondaje El logueo de un sondaje diamantino es una descripcin geolgica o mapeo del testigo que realiza el gelogo a ojo desnudo, con lupa y algunos cidos.

El objetivo del logueo es determinar el tipo de roca, las alteraciones, la presencia de mineralizacin, fracturas, etc. A continuacin se muestra un esquema del formulario tpico de logueo de sondaje

diamantino.

Estructuras

Angulo

Zona

Dureza

Litologa Descripcinlitologa

Leyes Cu-Mo

AlteracinTipo

LocalizacinMin originalIntensidadMin final Mineralizacin

Vetillas

Pirita escasa en vetillas,calcopirita moderada diseminada.

Vetillas hidrotermalestardas escasas 20 mm ancho conSiderita, cuarzo y pirita y halos sericticos 10 mm ancho.


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Captulo 2.- Recuperacin de testigos

Medida de Recuperacin de testigos El mtodo ms usado para la determinacin de la recuperacin de testigos diamantinos,

es a travs de la frmula siguiente:

Re = (Vr / Vt) x 100 (1) Donde: Re : Recuperacin del sondaje expresada en % Vr : Volumen del testigo con 100% de recuperacin Vt : Volumen real del testigo. Los valores de Vt y Vr se calculan como:

Vt= / 4 L d2 (2) Vr = (Ps Pa)/ da (3)

Donde: L: Largo total del tramo perforado d: Dimetro del testigo Ps: Peso del testigo en el aire (sin bandeja) P: Peso del testigo sumergido en agua (sin bandeja) da: densidad del agua.

Reemplazando (2) y (3) en frmula (1), se obtiene:

Re(%) = 400( Ps Pa) / d2 L da

En la prctica se usa el mtodo simplificado:

R testigo(%) = Largo del testigo (en centmetros) en 1 metro de tubo interior


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Captulo 3.- Tablero de comandos y control de un equipo diamantino El tablero de control y comandos de un equipo de sondajes, es una consola o dispositivo

que puede estar integrado o no a la mquina y que contiene todos los instrumentos y

comandos para el control y operacin de la sonda.

GBB dispone de una variedad de sondas

diamantinas, como ejemplo CS 3000, sondas

multipropsito que trabajan en la modalidad

aire reverso y diamantina como las UDR 650 y

UDR 1000.

A travs de los comandos del tablero de

control se pueden controlar, corregir y/o

modificar los valores de los parmetros de

perforacin segn el tipo de roca que se est

perforando, de modo de optimizar el

rendimiento de perforacin.

Es as, que se pueden variar o ajustar los valores de:

Peso sobre la corona Caudal de agua Velocidad de rotacin del bit o corona

Estas lecturas se pueden observar en: manmetros, tacmetros, flujmetro, termmetros,

etc.


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Vista general sonda CS- 3000 y de la consola de comandos e instrumentos de operacin

que totalizan 34 componentes, incluyendo el panel de control del motor (tablero negro a la izquierda).


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Vista integral panel control Sonda CS - 3000 La figura, muestra el panel de control completo de una sonda CS 3000. En la pgina

siguiente se detallan los 34 instrumentos y comandos.

Detalle componentes panel de control 1 Block de control de avance lento 2 Control chuck hidrulico 3 Cilindro del cabezal 4 Avance lento 5 Control del motor del huinche principal 6 Freno huinche principal 7 Botn parada emergencia 8 Control del huinche principal 9 Control del avance rpido 10 Control del huinche wireline 11 Regulador de la rotacin 12 Regulador de la velocidad de la bomba de lodos 13 Descarga presin de agua 14 Block de potencia auxiliar 15 Regulador del flujo del mezclador de lodos 16 Ubicacin futura vlvulas auxiliares 17 Abrazadera de barra 18 Velocidad de la bomba de agua

19 Sincronizador torque 20 Manmetro presin del estanque

hidrulico 21 Manmetro presin bomba auxiliar 22 Control desplazamiento motor de

rotacin 23 Manmetro presin de agua 24 Panel de control del motor 25 Manmetro 4, 600 psi 26 Tacmetro del eje 27 Presin de pulldown 28 Presin de holdback 29 Interruptores 30 Medidor de flujo 31 Torque de rotacin 32 Generador de torque 33 Velocidad de rotacin 34 Automtico 5 amperes


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A continuacin se detallarn los INSTRUMENTOS y COMANDOS ms importantes de una sonda diamantina Atlas Copco CS 3000.

Las imgenes de los instrumentos y comandos se explican por si solas ya que tienen

indicaciones en espaol.


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En esta imagen se observa el mdulo de los 4 comandos (de izquierda a derecha):

1. Comando regulacin de la rotacin.

2. Comando regulacin huinche wireline.

3. Comando regulacin avance rpido.

4. Comando regulacin huinche principal


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Block de potencia que

permite funciones

como:

1. Perforar

2. Levantar barras

3. Agregar barras

En la imagen se muestra

de izquierda a derecha:

1. Avance lento

2. Control cilindro

del cabezal

3. Regulacin

hidrulica chuck o

prensa de sujecin.


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La imagen muestra los

controles para regular:

1. El peso sobre la

corona (pulldown)

2. La retencin (hold

back)

La imagen muestra el panel de control

del motor de la sonda.

En este panel se disponen

instrumentos como: tacmetro,

presin de aceite, termmetro, control

batera, etc.


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En esta imagen se pueden observar:

Manmetro presin bomba auxiliar. Manmetro presin estanque hidrulico. Sincronizador de torque; que permite las funciones de:

1. Perforar

2. Enroscado de barras

3. Desenroscado de barras


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En la imagen se muestran los instrumentos para controlar:

1. El peso sobre la corona (pull down), en libras.

2. La fuerza de retencin de barras (hold back), en libras.

Es importante aclarar que junto a los controles de pull down y hold back se ubican 2

manmetros de presin de avance que registran la presin hidrulica en PSI (escala en

negro) y BAR (escala en rojo) y no el peso sobre la corona.

La correlacin entre presin hidrulica y el peso en libras o kilos vara segn el equipo,

dependiendo del dimetro de los cilindros hidrulicos de la sonda.


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Captulo 4.- Atrapamiento de pozos. Maniobras de rescate Uno de los problemas ms complicados de resolver en sondajes diamantinos es el

atrapamiento de herramientas tales como barras, casing, coronas; ya que se corre el riesgo de perder el pozo y tener una prdida econmica importante.

Es por eso que cuando existen problemas de atrapamiento, se debe recurrir al plano del pozo para visualizar donde est el problema, el que sirve para hacer un anlisis de las soluciones de rescate.

Es recomendable tener un plano actualizado del pozo que indique la profundidad, el tipo de terreno que se est pasando, el dimetro, si el pozo tiene revestimiento, etc.

La boca del pozo debe estar permanentemente cerrada, de manera de evitar cada de materiales, pues ello provoca graves daos econmicos, de imagen y prestigio de la empresa.

Herramientas de rescate Las herramientas de rescate ms comunes en la operacin pesca de barras, casing y barriles sacatestigos, atrapados en pozos, son:

Machos Campanas Araa Cola de chancho

Estas herramientas son bajadas al interior del

pozo junto con las barras y sirven para

enganchar lo que se necesita rescatar,

siempre que el espacio anular del pozo lo

permita.


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Maniobras de rescate Un rescate debe ser siempre bien planificado, estableciendo el mtodo a usar y el tiempo

estimado de duracin. Los costos de un rescate fallido, deben ser comparados con el

costo de abandonar la herramienta e iniciar un pozo nuevo.

En todas las maniobras de rescate de herramientas se debe

ejecutar el siguiente plan de accin:

1.- Analizar todos los datos disponibles registrados en el

plano del pozo, en los report de turno y los testigos, entre

otros antecedentes.

2.- Determinar la forma y tamao del objeto que ha

producido el atrapamiento (dimetro exterior e interior) y

profundidad a la que se encuentra.

3.- Seleccionar la herramienta de pesca a usar.

4.- Tener preparadas otras alternativas de rescate en el

evento que el mtodo usado no de resultados.

5.- Iniciar el rescate.

6.- Analizar todas las piezas recuperadas y asegurarse que

no qued nada en el pozo, antes de volver a perforar.


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Rescate de casing Cuando se atrapa el casing, una de las alternativas es usar un

cortador de casing.

El primer corte hay que hacerlo al fondo y as ir subiendo, sin

olvidar que los cuchillos del cortador sirven para mximo tres

cortes, ya que al afilarlos pierden la medida.

Esto puede ser realizado simplemente bajando o subiendo el

cortador a la profundidad deseada, al cabo de esto se hace

rotar en la direccin de los punteros del reloj, lentamente

incrementando la presin del aire aproximadamente 150-200

PSI hasta que se produzca el corte.

Cuando el casing se corta en los hilos, se debe usar un

macho de pesca, el cual debe estar disponible en cada

faena para evitar prdidas de tiempo.

Cortador de casing

Reglas importantes para un buen rescate No dejarse atrapar por el pnico; una decisin apresurada puede significar un gran gasto

operacional.

Recoja y estudie toda la informacin disponible, en especial consulte los informes de turno

anteriores, analice los testigos y la herramienta disponible.

Sea siempre objetivo. Si se conoce la informacin

exacta, la gran mayora de los objetos atascados o

cados al pozo pueden ser rescatados.

Un alto porcentaje de los rescates podran evitarse

utilizando una buena tcnica de perforacin.


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Modulo 4.- Parmetros operacionales.

Captulo 1 Parmetros de Operacin y caractersticas de las coronas. A continuacin se presentan algunas caractersticas que pueden ayudar para que las

coronas funcionen correctamente.

Va de agua: Son ranuras radiales Que permiten refrigerar y transportar el fluido para evitar que la corona se queme o funda

y tambin lograr un buen barrido del detrito o recorte que se est generando en el fondo

del pozo.

Refuerzos de carburo de tungsteno Todas las coronas impregnadas son fabricadas con este tipo de refuerzo y con diamantes

naturales en dimetro interior y exterior, para mantener la dimensin del testigo y del pozo,

cuando se desgasta la corona.

Matriz Est construida de polvos matrceros de metal duro como es el carburo tungsteno y

soldadura (cobre plata).

La matriz tiene 3 funciones principales:

Unir el cuerpo de acero de la corona y los diamantes en una unidad integral. Asegurar mecnicamente los diamantes en su lugar, para resistir la fuerza de corte. Proveer resistencia al desgaste y a la erosin compatible con la formacin y

condiciones del pozo.


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Captulo 2.- Velocidad de rotacin versus penetracin.

Como norma, las coronas diamantadas impregnadas requieren velocidades de rotacin

mayores para lograr velocidades de penetracin comparables con las de las coronas

incrustadas. Esto se debe a que la exposicin del diamante es menor en una corona

impregnada, luego la penetracin por revolucin o vuelta es tambin menor.

En las coronas impregnadas, las velocidades de penetracin estn ccontroladas dentro de

un rango muy estrecho para una determinada velocidad de rotacin de la corona (rpm) y el

peso sobre lla es de importancia secundaria.

Este procedimiento se conoce como mmtodo de pperforacin rpp: Revoluciones/pulgada (sistema ingls) Revoluciones/centmetro (sistema mtrico).

El ndice rpp (revoluciones de la corona por pulgada (cm) de penetracin) es el clculo ms importante para lograr la mxima vida til de la corona, bajos costos de perforacin y

una mxima productividad.

Para calcular el ndice rpp (r/pulg.), se divide la velocidad de rotacin (rpm) de la corona por la velocidad de penetracin.

Ejemplo: Velocidad de rotacin corona (rpm ) = 800 rpm

Velocidad de penetracin = 4 pulg/min (Controlada por el peso sobre corona)

10 cm/min

Luego rpp (r/pulg.) = 800 rpm / 4 pulg/min = 200 rpp (rev/pulg.)

800 rpm/ 10cm/min = 80 r/cm (rev/cm)

El rango aconsejable es de: 200 250 rpp (80 100 r/cm)

200 rpp para roca media dura. 250 rpp para roca dura


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Siempre que se trabaje dentro de esta norma y la corona de la Serie corresponda a la

formacin y dureza de la roca, la perforacin debera progresar sin problemas y la corona

se desgastar a un ritmo ms o menos constante durante toda la vida til.

Si el ndice rpp (rev/pulg.) se encuentra bajo el mnimo recomendado de 200 rpp, se

producir un desgaste excesivo de modo que se deber aumentar las rpm de la corona o

disminuir la velocidad de penetracin, mediante la reduccin del peso sobre la corona. Si

las condiciones de terreno o las limitaciones de la sonda le impiden efectuar estos ajustes,

cambie a una corona de Serie menor.

Si el ndice rpp (rev/pulg) es muy superior al mximo recomendado (250 rpp), la corona se

puede pulir, en este caso hay que reducir las rpm o aumentar la velocidad de penetracin,

aumentando el peso sobre la corona. Si las rpm o el peso no pueden ser modificados,

entonces cambie a una corona de Serie mayor (por ejemplo de serie 2 a 6). Existe una

relacin crtica entre la velocidad de rotacin (rpm) y la velocidad de penetracin

(pulg./min).

Si la rpp es demasiado baja, es posible que se salgan los diamantes de la matriz. Al

contrario si la rpp es demasiado alta, los diamantes pueden resultar pulidos y la velocidad

de penetracin disminuye notablemente.

Captulo 3.- Peso Sobre la Corona Aunque el peso sobre la corona (Pull Down) es solo de importancia secundaria cuando se est perforando con coronas impregnadas, puede ser un factor importante en algunas

circunstancias.

Esto es especialmente efectivo cuando se est alcanzando el lmite de las herramientas

dentro del pozo para soportar empujes altos o cuando el control de la desviacin es de

primordial importancia.


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En estos casos, se recomienda emplear una corona de Serie mayor a la normalmente

seleccionada o recomendada, teniendo cuidado con las velocidades de penetracin. Esto

tender a disminuir la desviacin o los problemas de la herramienta dentro del pozo.

Si se requieren pesos sobre la corona muy altos para cortar la roca, se debe seleccionar

un rango de Serie mayor. Esto normalmente dar por resultado que se requerirn pesos

ms bajos sobre la corona, mientras se mantienen velocidades de penetracin aceptables.

Si se sobrepasa el peso mximo recomendado sobre la corona, se puede esperar que

surja desviacin del pozo, desgaste excesivo de los barriles sacatestigos y coronas como

tambin de las barras de perforacin. Adems se pueden presentar fallas dentro del pozo.

El peso debe ser aplicado

dependiendo de la velocidad de

rotacin para mantener la corona

penetrando (como lo indica el

factor rpp).

Sin embargo una carga demasiado

alta puede causar una

reimpregnacin de los diamante,

desgaste prematuro debido al

desgaste de la matriz o incluso la

falla mecnica de sta. Una carga

demasiado baja a menudo

conduce a que los diamantes

rresulten pulidos requiriendo

entonces que la matriz sea

removida superficialmente hasta

exponer una nueva capa de

diamantes.


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Captulo 4.- Mtodo de Presin Diferencial para determinar el peso sobre la corona.

La presin diferencial multiplicada por el rea de los cilindros hidrulicos de avance de las

sondas nos entrega la fuerza sobre la corona diamantada.

Ejemplo: Dimetro Cilindros de Avance = 4 pulg. (10 cm.)

rea de Ambos Cilindros (A )= 2 x d2 / 4 = d2 / 2

Luego A = 3,14/2 x 10,162 = 162 cm2 = 25,1 pulg2

Un descenso de presin de avance o presin diferencial de 100 psi 7 Kg/cm2

representa una fuerza total sobre la corona de = 25,1 pulg2 x 100 psi

2.510 lb. o 1.134 Kg.

Notas: 14,285 psi = 1 Kg/cm2 Fuerza = Presin x Superficie = 25,1 pulg2 x 100 pound (lb) / pulg2

Flujo de Fluido La regulacin de la salida de la bomba de lodo mediante un medidor de flujo de agua (flujmetro), puede ser una tcnica til para ayudar a la perforacin deformaciones silceas

muy duras. Si, cuando se est empezando a bombear al volumen mximo de fluido

recomendado, surge la necesidad de afilar la corona, la salida de la bomba debe

reducirse al valor menor recomendado.

Esto ayudar a que se acumule una pequea cantidad de detritos en la cara de la corona

lo que, a su vez, desgastar la matriz.

Si el pulido o la necesidad de afilar la corona persiste, se debe realizar un cambio de

corona a la corona de Serie mayor ms prxima (por ejemplo de Serie 6 a 7).


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Se recomienda adems usar aceites solubles o fluidos lubricantes con las coronas

impregnadas, solo en formaciones de roca dura.

El caudal del fluido es una variable crtica al optimizar la eficiencia de perforacin. El fluido

debe enfriar efectivamente la corona y remover los recortes de la perforacin a travs del

espacio anular en la forma ms eficiente posible.

Un caudal demasiado alto puede causar el levante hidrulico de la columna y afectar al

peso real sobre la corona y en consecuencia al rendimiento de la perforacin.

Un caudal bajo puede desgastar en forma prematura la corona debido a la accin abrasiva

del recorte.

Pulido Pulido, glaseado o vitrificado son trminos empleados comnmente para describir una

condicin en la que la cara de la corona adquiere una textura metlica y no sobresalen

puntas de diamante desde la matriz para cortar la roca.

La penetracin cesa virtualmente y se hace necesario afilar la corona en el pozo o, en

otros trminos, reexponer el diamante.

Es de suma importancia, para evitar el pulido, que el perforista mantenga la corona

cortando.

Mtodo de Afilado en el Pozo Si se ha seleccionado una corona de la Serie demasiado menor para el tipo de roca o se

ha dejado que una corona impregnada disminuya la velocidad y se pula, es necesario

afilar la superficie de la matriz para exponer los diamantes.


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Esto puede hacerse mediante la reduccin de las rpm del husillo en alrededor de 1/3 de

vuelta (seleccione una marcha menor si cuenta con transmisin) y manteniendo una

velocidad de penetracin constante. La presin en la corona aumentar hasta que se

perfore 1 pulg. y luego la presin descender rpidamente, sealando que se ha

producido el afilado y que la corona est cortando de nuevo, rpidamente. Reduzca

inmediatamente la presin sobre la corona y aumente las rpm del husillo para adecuarse

al ndice rpp (rev/pulg.) correcto. Si se repite demasiado este proceso, se recomienda

cambiar corona a una serie mayor.

Mtodo de Afilado Fuera del Pozo El limpiar la cara de la corona con un chorro de abrasivo duro (arenado) devolver la

exposicin de los diamantes y permitir una penetracin mayor.

Recomendaciones: 1. El afilado debe evitarse en la medida de lo posible, debido a que reduce

artificialmente la vida til de la corona.

2. Cortar el agua mientras se est perforando y esperar que la corona muerda,

constituye un mtodo No recomendado por la experiencia.

Parmetros de Perforacin para Coronas En la tabla que se muestra a continuacin se detallan los rangos de los 4 parmetros de

perforacin ms importantes:

Caudal de agua ( Fluido ) Velocidad de rotacin de la corona (rpm) Peso sobre la corona Velocidad de penetracin de la corona


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2273 - 45455000 - 1000085

3,5

1064

3,22

1,4

42,51,8

800500350

68 - 8718 - 23PQCP

1818 - 36364000 80001064

12,57,55

42,41,6

532

1000600400

38 - 4510 - 12HXWLHQ

1364 27273000 - 600013,5

85,5

17107

5,43,22,2

6,84

2,8

1350800550

30 - 388 - 10

r/cmr/cmrpirpiKglb

cm/minpulg./ min.

rpml/min.gpm

Rango indicativo del peso sobre corona

Velocidad penetracin corona

Velocidad de rot. corona

Caudal bomba de agua

Sistema o tamao de la corona

NXWLNQ

909 - 22732000 500017107

2112,5

9

6,84

2,8

8,55

3,5

17001000700

23 - 306 - 8BXWLBQ

2273 - 18182000 - 400017107

2112,5

9

6,84

2,8

8,55

3,5

17001000700

8,7 - 132,3 3,5TT 56

909 20732000 - 500020128,5

251511

84,83,4

106

4,3

20001200850

15 - 194 -5AXWLAQ

454 13641000 - 3000231410

2917,512,5

9,25,64

11,575

230014001000

9,5 - 132,5 3,5TT - 46

100 80 250200

2273 - 45455000 - 1000085

3,5

1064

3,22

1,4

42,51,8

800500350

68 - 8718 - 23PQCP

1818 - 36364000 80001064

12,57,55

42,41,6

532

1000600400

38 - 4510 - 12HXWLHQ

NXWLNQ

909 - 22732000 500017107

2112,5

9

6,84

2,8

8,55

3,5

17001000700

23 - 306 - 8BXWLBQ

2273 - 18182000 - 400017107

2112,5

9

6,84

2,8

8,55

3,5

17001000700

8,7 - 132,3 3,5TT 56

909 20732000 - 500020128,5

251511

84,83,4

106

4,3

20001200850

15 - 194 -5AXWLAQ

454 13641000 - 3000231410

2917,512,5

9,25,64

11,575

230014001000

9,5 - 132,5 3,5TT - 46

100 80 250200

1364 27273000 - 600013,5

85,5

17107

5,43,22,2

6,84

2,8

1350800550

30 - 388 - 10

r/cmr/cmrpirpiKglb

cm/minpulg./ min.

rpml/min.gpm

Rango indicativo del peso sobre corona

Velocidad penetracin corona

Velocidad de rot. corona

Caudal bomba de agua

Sistema o tamao de la corona

Captulo 5.- Resolucin de problemas y consejos prcticos. Bastante es lo que se puede aprender del examen de las coronas impregnadas cuando

son retiradas desde el pozo de perforacin. Las imgenes y observaciones que aparecen

en el Mdulo 5, ayudarn a identificar y solucionar muchos de los problemas comunes que

se ppresentan en terreno.

El retiro normal o descarte de una corona impregnada solo debe realizarse si sta ha sido

totalmente consumida. La mayora de las coronas impregnadas que ofrece el mercado


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poseen vas de agua profundas para permitir que la corona sea completamente

consumida.

El primer indicador de que la corona esta aproximndose a su retiro normal,es un aumento

o pulsacin de la presin de la bomba de agua debida a la disminucin de la profundidad

de las vas de agua.

Idealmente y de acuerdo a la prctica, una corona impregnada perforar en forma

constante, con un desgaste simultneo de la matriz y los diamantes.

Modulo 5.- Patrones de desgaste

Captulo 1 Fallas coronas. Causas y soluciones En las imgenes siguientes se muestran las fallas ms caractersticas que presentan las

coronas de diamante. Adems se detallan las causas y soluciones de estas fallas.

1.- Corona Impregnada Nueva Imagen de referencia para comparaciones.


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2.- Corona con Desgaste Ideal Desgaste parejo hasta el inserto de carburo. Igualmente se desgastan los diamantes.

3.- Corona Retiro Normal La profundidad de Impregnacin se consume por completo y en forma pareja.


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4.- Corona con Diamante Demasiado Expuesto La matriz se desgasta antes que los diamantes, resultando una alta exposicin de ellos y

prematura prdida de la vida til de la corona.

Causas

Peso excesivo sobre la corona, muy alto comparado con la velocidad de rotacin.

El flujo de agua es demasiado bajo.

Por el uso de coronas de serie alta (matriz muy suave).

Solucin Aumentar la velocidad de rotacin (rpm) y bajar el peso sobre la corona (subir RPP). Subir el flujo o caudal de agua. Cambiar la corona por una de serie menor (matriz ms dura).

5.- Cara Corona Cristalizada Diamantes y matriz pulidos. La corona no corta.

Causas Peso sobre la corona

es muy bajo para la velocidad de rotacin.

El caudal de agua es muy alto.

Por usar series menores (matriz ms dura).

Solucin Afilar la corona con esmeril. Bajar la velocidad de rotacin y aumentar el peso sobre la corona. Bajar el caudal de agua. Seleccionar un bit de serie mayor (matriz ms blanda).


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6.- Corona Quemada: Corona completamente fundida y destruida.

Causas

Corte de agua. El operador se olvid

de cerrar la vlvula de

agua.

Solucin

Aumentar el caudal de agua. Revisar si la bomba de agua est trabajando. Revisar ajuste y oring del tubo interior. Revisar fugas en las uniones de las barras.

7.- Corona con Vas de Agua Fracturadas: Fractura lateral de las vas de agua.

Causas

Mucho peso sobre la corona.

Cada de barras en el pozo. Cada libre del tubo interior

en un pozo seco.

La corona fue aplastada por la prensa de pie (sujetador

de barras).

Solucin

Reducir el peso sobre la corona (hold back) Si se trata de un pozo seco, levante el tubo interior con el huinche WL.


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8.- Corona con Prdida del Dimetro Interior: Desgaste del dimetro interior.

Causas Solucin

Velocidad de penetracin de la corona muy alta.

Terreno muy fracturado. Se perfora sobre testigo abandonado

en el pozo. Caudal de agua muy bajo. Matriz muy blanda.

Aumentar la velocidad de rotacin. Bajar el peso sobre la corona. Cambiar a corona de serie menor

(matriz ms dura). Suba el caudal de agua. Verifique el largo del tubo interior. Agregue cemento al pozo.

9.- Corona con Prdida de Dimetro Exterior: Desgaste del dimetro exterior de la corona. Causas

Vibracin. Velocidad de rotacin muy alta. Caudal de agua muy bajo

(fugas). La corona est escareando el

pozo bajo medida.

Solucin

Suba el caudal de agua. Bajar la velocidad de rotacin. Verifique el dimetro del escareador. Agregue fluido de perforacin para reducir la vibracin.


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10.- Corona con Desgaste Cncavo de la Cara Redondeada hacia el D.I. Desgaste de la corona de afuera hacia adentro. Causas

Velocidad de penetracin muy alta en comparacin con las

RPM (RPP muy baja).

Desgaste del testigo por reperforacin.

Solucin

Disminuir la velocidad de penetracin. Subir las RPM de la corona. Inspeccionar el barril sacatestigo. Agregue fluido de perforacin (terreno fracturado).

11.- Corona con Desgaste Convexo de la Cara Desgaste de la corona

hacia el D.E.

Causas

Caudal de agua muy bajo. Fuga de agua por las barras. Pozo rimeado.

Solucin

Suba el caudal de agua. Chequee el dimetro del escareador. Chequee fugas de agua.


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Modulo 6.- Fluidos de perforacin

Captulo 1.- Definiciones Se llama fluido de perforacin, lodo, aditivo, agua pesada, al lquido que permite:

1. Enfriar la sonda ( barras, coronas, etc.).

2. Elevar los detritos de perforacin y sacarlos fuera del pozo.

3. Sostener las paredes del pozo.

El fluido debe ser siempre capaz de depositar una costra o cake o pasta que

reemplace un entubado.

Los fluidos de perforacin son habitualmente suspensiones coloidales (gelatinas) en base

a arcillas, en las que el agua se presenta bajo las formas siguientes:

1. Agua libre entre las partculas.

2. Agua adsorbida, es decir, fija rgidamente sobre la superficie de las partculas.

3. Agua adsorbida o de solvatacin formando parte integral de las partculas y

transformndolas ms o menos en gelatina.

El agua adsorbida, depende de la

superficie total de las partculas y la de

solvatacin, de su volumen. Por tanto,

para una cantidad de agua determinada,

el agua de adsorcin ser tanto ms

importante cunto ms pequea sea la

dimensin de las partculas.

Por ejemplo, las bentonitas, cuyas

partculas en casi su totalidad tienen una

medida inferior a una micra, son

excelentes para la fabricacin de fluidos

de perforacin.


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Si se seca al aire un lodo, slo se evapora el agua libre dejando un resto plstico que forma la costra. Las aguas de adsorcin y de solvatacin no pueden extraerse de este

modo.

La experiencia muestra que las partculas de arcilla poseen una carga elctrica y que las

propiedades de suspensin dependen de esta carga.

Para las partculas muy finas, los efectos de su masa son despreciables ante las acciones

elctricas y basta con modificar stas, mediante la incorporacin de iones, para cambiar la

estructura del fluido.

Estos iones se incorporan al fluido por medio de electrolitos, o bien por aquellos que se encuentran en las formaciones que se perforan y que se mezclan con el lodo, o bien por

los que se agregan para conseguir determinados resultados.

El funcionamiento de un fluido es extremadamente complejo, las caractersticas ms

importantes son:

pH Agua libre y espesor de la costra. Densidad. Viscosidad y Tixotropa.

Captulo 2.- pH El pH es un trmino que indica la concentracin de iones hidrgenos en una disolucin (mmezcla que resulta de disolver cualquier sustancia en un lquido). Se trata de una

medida de la acidez de la disolucin.

El trmino se define como el logaritmo de la concentracin de iones hidrgeno, H+, con

signo negativo.

pH = - log [ H+ ]


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Donde [ H+ ] es la concentracin de iones hidrgeno en moles por litro. Debido a que los

iones H+ se asocian con las molculas de agua para formar iones hidronio, H3O, el pH

tambin se expresa en trminos de concentracin de iones hidronio.

El pH se refiere al grado de acidez o basicidad de una solucin. Se expresa en valores

que van desde 0 a 14, siendo el valor medio (7) correspondiente a una solucin neutra

(por ejemplo, el agua para beber), en tanto que valores ms bajos indican soluciones

cidas y valores altos, soluciones bsicas. A mayor valor del pH, menor concentracin de

hidrgeno y menor acidez de la solucin.

Bsico1410-14

BsicoBsico

812

10-810-12

Neutro710-7cido310-3cido210-2cido110-1

CarcterpHH3O+

Bsico1410-14

BsicoBsico

812

10-810-12

cido310-3cido210-2cido110-1

Neutro710-7

CarcterpHH3O+Cuando el pH pasa a bsico se

produce una rpida transformacin del

amoniaco del agua en amoniaco,

ccaracterizado por una disminucin de

la concentracin de cido, dando lugar

a cifras de pH altas, lo que significa un

pH bsico.

Si H3O+ mayor que 10-7 = solucin cida y pH menor a 7.

Si H3O+ menor que 10-7 = solucin bsica y pH mayor a 7.

En un lodo nuevo el pH est en un rango de 7 a 9,5; es decir en la zona del punto

isoelctrico de suspensin formada por el lodo.

Fuera de esta zona aparece la floculacin; en donde se afecta la viscosidad y el agua

libre.

La vigilancia de este valor permite descubrir rpidamente algunos contaminantes del lodo

por el terreno o las aguas del pozo; y por las cementaciones. Estas ltimas dan un pH de

11,5 a 12,5.


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Captulo 3.- Viscosidad del fluido La viscosidad es la principal caracterstica de la mayora de los productos lubricantes. Es

la medida de la fluidez a determinadas temperaturas.

Si la viscosidad es demasiado baja la pelcula lubricante no soporta las cargas entre las

piezas y desaparece del medio sin cumplir su objetivo de evitar el contacto metal - metal.

Si la viscosidad es demasiado alta, el lubricante no es capaz de llegar a todos los

intersticios en donde es requerido.

Al ser alta la viscosidad, es necesaria mayor fuerza para mover el lubricante originando de

esta manera mayor desgaste en la bomba de lodos, adems de no llegar a lubricar

rpidamente en el arranque en fro.

La viscosidad debe ser la menor posible para disminuir las prdidas de carga debidas al

flujo del lodo y la potencia de la bomba, as como para permitir una buena separacin de

las partculas de arena arrastradas por el fluido de perforacin o lodo.


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Tampoco debe ser demasiado baja, para evitar que durante la perforacin se sedimenten

en los pozos las partculas inertes.

La viscosidad est ligada al estado elctrico del fluido de perforacin, es decir a su pH. Es

la que asegura la continuidad de la costra frente a los horizontes impermeables. Se mide o

expresa en poises, centipoises.

Captulo 4.- Densidad del fluido La densidad, es una caracterstica de cada sustancia. En el caso de los fluidos de

perforacin, se define como el cuociente entre la masa del fluido y el volumen que ocupa.

El valor de la densidad de un fluido de perforacin suele ser aproximadamente 1,2 g/cm3

Puede aumentarse para impedir la entrada

en el pozo de algunos mantos cautivos de

agua; luego la presin diferencial que debe

emplearse a de ser por lo menos de 25 a

30 kilos por cm2


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La arcilla diluida en el agua no permite sobrepasar un valor de 1,4; por encima del cual los

lodos no son bombeables. Entonces se carga el lodo con productos como pirita, siderita,

galena o barita, en cuyo caso la densidad del lodo puede llegar a 2,4. El lodo denso ejerce

contra las paredes del pozo una contra presin que mantiene las formaciones en su sitio.

Caractersticas Medias de un Lodo de Perforacin

Densidad, 1,2 g/cm3 Viscosidad Marsh (embudo calibrado)

de 30 a 70 centipoises.

Gel en el minuto 0 a 10 Gel en el minuto 10,1 a 50

(viscosmetro Stormer)

Costra inferior a 6/32 de pulg. (5 mm) Contenido en arena inferior a 2 o 3%

Vigilancia de los Lodos El consumo de lodo, que circula en circuito cerrado, es pequeo; tericamente bastar

aumentar la cantidad del mismo, para compensar el aumento del volumen de la

perforacin debido a su avance.

Algunos incidentes pueden hacer precisos su renovacin o su modificacin. Un horizonte

permeable puede absorber lodo; si se trata de una fisura, el lodo desaparece hasta que se

obtura dicha salida. Luego hace falta compensar las prdidas.

Algunas arcillas que forman horizontes importantes pueden peptizarse en lodo y aumentar

peligrosamente su viscosidad; entonces hay que hacer una reduccin de la misma.

Las aguas saladas, el yeso, el cemento pueden flocular el lodo, bloqueando as la

herramienta de perforacin.


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El exceso de arena, debido a un desarenado insuficiente, provoca el desgaste de las

bombas, tubos, coronas y un aumento del agua libre pueden llegar a ser necesario

reemplazar todo el lodo.

Por esta razn se hace necesaria una vigilancia permanente del lodo durante la

perforacin de un pozo.

Captulo 5.- Programacin de un fluido de perforacin Para programar los fluidos para cada pozo, se requerir de la siguiente informacin:

Dimetro y profundidad del pozo Dimetro de las barras de perforacin Geologa esperada del terreno, incluyendo: prdida de circulacin, derrumbes,

arcillas, etc.

Razn de bombeo y capacidades de presin de la bomba. Las medidas de los estanques de superficie y el equipo disponible. Razn de penetracin esperada durante la perforacin. Calidad del agua de terreno (ddureza, pH).

El programador de fluido deber considerar: 1. Si se requiere un sistema inhibidor.

2. Si el agua de terreno presenta algn problema.

3. Mtodos para combatir prdidas de circulacin o derrumbes y en que lugares son

esperados.

4. Si las formaciones contienen arcillas.

5. Que tipo de lubricacin es necesaria.

6. Las caractersticas reolgicas y la viscosidad del fluido.


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Captulo 6.- Tipos y aplicaciones fluidos

TIPO VISCOSIFICADOR

USO VENTAJA

En ggeneral para perforacin diamantina, iinhibidor(encapsulador) de arcillas.

Estabilizador de espumas (pozos de agua). Se usan con bentonitas y arcillas naturales,

evitando derrumbes. Perforacin de pozos de agua con corona o

tricono normal o reversa. Remocin rpida de detritos en canaletas y

estanques de decantacin. Reducidor de prdida de fluido en lodos. Inhibidor de formaciones hidroflicas

Previene el agrupamiento de detritos en la corona o tricono (arcillas, limos, lavas, etc).

Mejora la limpieza y estabilidad de pozos. Mejora la recuperacin de testigos. Lubrica las barras de perforacin. Usar en aguas contaminadas con Ca, Mg

y sales naturales. Mejora las condiciones reolgicas del

fluido.

TIPO ESPUMANTE

USO VENTAJA

Perforacin rotatoria con aire y de percusin de pozos de agua y antepozos.

Usar en pozos profundos (> 1000 mts) en donde se esperan grandes influjos de aguas dura o salinas (tratarlas).

Mayor razn de penetracin y prolongacin de la vida tricono o martillo ya que vida del extrae eficientemente detritos de gran tamao.

Suspensin de detritos cuando la circulacin se detiene. Mejoramiento en la eficiencia del martillo gracias a la

espumacin de influjos de agua, lo que reduce la presin hidrosttica inversa.

Eliminacin de polvo en reas de trabajo, reduciendo el efecto daino de la inhalacin y de la contaminacin de equipos.

TIPO LUBRICANTE

USO VENTAJA

Lubricacin de coronas y barras

Aumenta la velocidad de penetracin y los efectos sinrgicos con otros lodos o aditivos.

Prolonga la vida de la corona. Reduce el desgaste de barras. Biodegradable y 100% soluble en agua, no altera las

muestras ni daa el medio ambiente. Forma una pelcula lubricante altamente resistente en

las barras, coronas y paredes del pozo. Prolonga la vida de las coronas al reducir la vibracin.


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TIPO DETERGENTE

USO VENTAJA

Dispersar arcillas y bentonitas mejorando la homogeneidad.

Enfra y limpia la corona. Ayuda en la decantacin de detritos en

lodos. Evita atrapamientos en sectores

arcillosos. Se usa para soltar pegadas de

herramientas o pescas.

Ayuda a formar una pared delgada y firme en presencia de arcillas.

Mejora el enfriado de la corona o tricono y su vida til.

Aumenta la velocidad de penetracin en lodos o formaciones plsticas.

Previene la adherencia de sedimentos al interior de las barras de perforacin.

INHIBIDOR

USO VENTAJA

Para inhibir la expansin de arcillas, esquistos, limos en lodos.

Inhibe efectivamente la adsorcin del agua de arcillas, barros, limos y otras formaciones sensibles al agua.

Previene lavados y atrapadas por expansin. Aumenta la velocidad de penetracin. Mejora la recuperacin de testigos.

ADITIVO PERDIDA DE CIRCULACIN

USO VENTAJA

Para taponar y sellar fisuras y grietas en rocas fracturadas o de alta permeabilidad que producen prdida de lodo.

Para ser agregados en trabajos de cementacin a la lechada para darle mayor viscosidad y evitar su fuga total en grietas.

Reduce la resistencia final del cemento hacindolo menos quebradizo y ms fcil de reperforar.

Resultados rpidos y permanentes. Diseado para actuar en fisuras

pequeas, las que representan el mayor % de las prdidas totales.

Mantiene el pozo lleno, reduciendo el riesgo de derrumbes producto de las vibraciones y de la prdida de presin esttica.

ABLANDADOR AGUA

USO VENTAJA

Para reducir o eliminar la dureza del agua y elevar e pH.

Recursos Humanos, Capacitacin JD/jrp 85 /89

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